仿生狗鼻腔结构气体室

摘要

仿生狗鼻腔结构气体室属机械工程技术领域，本发明前过渡段为圆台体状，检测段为圆柱体状，后过渡段为三角体状；检测段的圆柱左端与前过渡段的圆台体大圆连接；前过渡段的圆台体小圆经滤网与进气管后端连接，进气管前端与被测气体采集接口连接；检测段的圆柱右端经阻流板与后过渡段连接，出气管前端与后过渡段的直角端连接，出气管后端与风机连接；出气管的中心轴Ⅱ与前过渡段和检测段的中心轴Ⅰ平行，且中心轴Ⅱ位于中心轴Ⅰ正下方；本发明能有效提高传感器周围检测物质气味分子浓度，可选择不同的被测气体采集接口，调节气体流动参数，能稳定采集酒类、肉类、蔬菜类等多种物质气味信号，其结构简单、便于安装、成本低廉、易于推广。

说明书

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，具体涉及一种仿生狗鼻腔结构气体室。

背景技术

电子鼻，又称人工嗅觉，因其具有寿命长、操作简单、体积小、成本低,可定性、定量测 量,可实现原位、在线、实时测量等优点而受到广泛重视。电子鼻被视为嗅觉模拟最具发展前 景的解决方案。目前对电子鼻的主要研究集中在气敏传感器阵列排布方式、信号预处理程序、 模式识别方法等方面,忽略了鼻腔在嗅觉上所起的作用。

发明内容

研究表明，鼻腔结构和鼻腔流场对生物嗅觉反映具有显著的影响。通过对狗鼻腔结构进 行三维建模，结合分子扩散模型，对狗鼻腔流场进行动态数值模拟，以揭示鼻腔结构对嗅觉 反应的影响。研究得出，鼻孔到嗅觉区的距离、吸气速度和鼻流道形状都会对鼻腔的流场产 生影响，从而影响嗅觉的产生。

一种具有仿生狗鼻结构的气体室可以模拟气流在狗鼻腔内的流动方式，配合确定位置排 布的嗅觉传感器以及气流控制器可以最大程度发挥传感器检测能力，提高电子鼻工作效率。

本发明由被测气体采集接口1、进气管2、前过渡段3、检测段4、传感器5、后过渡段6、 出气管7、风机8、中心轴Ⅱ9、阻流板10、中心轴Ⅰ11和滤网12组成，其中前过渡段3为 圆台体状，检测段4为圆柱体状，后过渡段6为三角体状；检测段4的圆柱左端与前过渡 段3的圆台体大圆连接；前过渡段3的圆台体小圆经滤网12与进气管2后端连接，进气管2 前端与被测气体采集接口1连接；检测段4的圆柱右端经阻流板10与后过渡段6连接，出气 管7前端与后过渡段6的直角端连接，出气管7后端与风机8连接；出气管7的中心轴Ⅱ9 与前过渡段3和检测段4的中心轴Ⅰ11平行，且中心轴Ⅱ9位于中心轴Ⅰ11正下方，其间距 与进气管直径d₁相等；传感器5固接于检测段4的圆柱近右端内壁、圆柱长度的2/9处；阻 流板10为蜂巢结构，正六边形排布，六边形每边长为2mm～8mm，阻流板厚度为1mm～5mm；滤 网12为网眼结构，筛孔尺寸为100目～200目，滤网厚度为3mm～8mm。

所述的前过渡段3的圆台体大圆直径D₂为进气管直径d₁的7倍，前过渡段3的圆台体小 圆直径d₃与进气管直径d₁相等，前过渡段3的圆台体高度H为进气管直径d₁的6倍；检测 段4的圆柱直径D₁与前过渡段3的圆台体大圆直径D₂相等，检测段4的圆柱长度L₁为进气管 直径d₁的9倍；后过渡段6的纵截面为直角三角形，其直角边等于斜边的一半,其斜边与检测 段4的圆柱直径D₁相等；传感器与圆柱右端间距L₂为进气管直径d₁的2倍，传感器与圆柱 壁间距L₃为进气管直径d₁的1.4倍。

所述的被测气体采集接口1为被测气体采集接口Ⅰ13、被测气体采集接口Ⅱ14、被测气 体采集接口Ⅲ15三种，被测气体采集接口Ⅰ13的开口角度为60°，被测气体采集接口Ⅱ14 的开口角度为90°、被测气体采集接口Ⅲ15的开口角度为120°；被测气体采集接口Ⅰ13、 被测气体采集接口Ⅱ14、被测气体采集接口Ⅲ15的宽度L₄均为进气管直径d₁的2倍。

本发明根据狗鼻腔结构设计而成，被测气体采集接口可以根据不通过气味浓度调整采集 口的大小，再配合风机8的抽气扇的速度调节，可使气体室的气流环境发生改变，能够实现 采集酒类、肉类、蔬菜类的气味信息的功能。

本发明能有效提高传感器周围检测物质气味分子浓度，利于提高信号采集的灵敏度。本 发明可选择不同的被测气体采集接口，调节气体流动参数，利用同一气体室稳定采集多种物 质气味信号，具有分别采集酒类、肉类、蔬菜类的气味信息的功能，其结构简单、便于安装、 成本低廉、易于推广。

附图说明

图1是仿生狗鼻腔结构气体室的结构示意图

图2是图1的A-A截面放大示意图

图3是图1的B-B截面示意图

图4是图1的C-C截面示意图

图5是带尺寸标记的仿生狗鼻腔结构气体室结构示意图

图6是被测气体采集接口Ⅰ结构示意图

图7是被测气体采集接口Ⅱ结构示意图

图8是被测气体采集接口Ⅲ结构示意图

其中：1.被测气体采集接口 2.进气管 3.前过渡段 4.检测段 5.传感器 6.后过渡 段 7.出气管 8.风机 9.中心轴Ⅱ 10.阻流板 11.中心轴Ⅰ 12.滤网 13.被测气体采 集接口Ⅰ 14.被测气体采集接口Ⅱ 15.被测气体采集接口Ⅲ d₁-进气管直径 d₂-出气管 直径 d₃-圆台体小圆直径 D₁-圆柱直径 D₂-圆台体大圆直径 L₁-圆柱长度 L₂-传感器与 圆柱右端间距 L₃-传感器与圆柱壁间距 L₄-被测气体采集接口宽度 H-圆台体高度

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，进一步说明本发明的具体内容及其实施过程。

本发明由被测气体采集接口1、进气管2、前过渡段3、检测段4、传感器5、后过渡段6、 出气管7、风机8、中心轴Ⅱ9、阻流板10、中心轴Ⅰ11和滤网12组成，其中前过渡段3为 圆台体状，检测段4为圆柱体状，后过渡段6为三角体状；由前过渡段3的圆台体腔、检测 段4的圆柱体腔和后过渡段6的三角体腔构成气体腔，该气体腔具有仿狗鼻腔结构；检测 段4的圆柱左端与前过渡段3的圆台体大圆连接；前过渡段3的圆台体小圆经滤网12与进 气管2后端连接，进气管2前端与被测气体采集接口1连接；检测段4的圆柱右端经阻流 板10与后过渡段6连接；出气管7前端与后过渡段6的直角端连接，出气管7后端与风机8 连接；

风机8为被测气体的流动提供动力；出气管7的中心轴Ⅱ9与前过渡段3和检测段4的 中心轴Ⅰ11平行，且中心轴Ⅱ9位于中心轴Ⅰ11正下方，其间距与进气管2直径相等；传感 器5固接于检测段4的圆柱近右端内壁、圆柱长度的2/9处。阻流板10为蜂巢结构，正六边 形排布，六边形每边长2mm～8mm，阻流板厚度为1mm～5mm。滤网12为网眼结构，筛孔尺寸为 100目～200目，滤网厚度为3mm～8mm。

所述前过渡段3的圆台体大圆直径D₂为进气管直径d₁的7倍，前过渡段3的圆台体小圆 直径d₃与进气管直径d₁相等，前过渡段3的圆台体高度H为进气管直径d₁的6倍；检测段4 的圆柱直径D₁与前过渡段3的圆台体大圆直径D₂相等，检测段4的圆柱长度L₁为进气管直 径d₁的9倍；后过渡段6的纵截面为直角三角形，其直角边等于斜边的一半,其斜边与检测 段4的圆柱直径D₁相等；传感器与圆柱右端间距L₂为进气管直径d₁的2倍，传感器与圆柱壁 间距L₃进气管直径d₁的1.4倍。

所述的被测气体采集接口1为被测气体采集接口Ⅰ13、被测气体采集接口Ⅱ14、被测气 体采集接口Ⅲ15三种，被测气体采集接口Ⅰ13的开口角度为60°，被测气体采集接口Ⅱ14 的开口角度为90°、被测气体采集接口Ⅲ15的120°；被测气体采集接口Ⅰ13、被测气体采 集接口Ⅱ14、被测气体采集接口Ⅲ15的宽度L₄均为进气管直径d₁的2倍。

风机8为可调速风机，控制进气口气体流速为0.5-3.0m/s。

针对不同气体具体实施方式如下，

(1)酒类检测，选择被测气体采集接口Ⅰ配合抽气风机8使气流速度为2m/s；

(2)肉类检测，选择被测气体采集接口Ⅱ配合抽气风机8使气流速度为1/s；

(3)蔬菜类检测，选择被测气体采集接口Ⅲ配合抽气风机8使气流速度为0.5/s。